Menu

NuSTAR

04/07/2018 - Telescoop, Zwarte gaten
NuSTAR

X-Ray Telescoop
De Nuclear Spectroscopic Telescope Array, kortweg NuSTAR is een X-ray telescoop dat gebruikmaakt van de Wolter Telscoop om hoge-energie X-ray stralen te richten op astronomische bronnen. NuSTAR is de elfde missie van het NASA Small Explorer satelliet-programma (SMEX-11) en de eerste in de ruimte gestationeerde telescoop met directe beeldvorming. De energie van deze telescoop is hoger en beter dan die van de Chandra X-Ray Observatory en XMM-Newton. NuSTAR werd met succes gelanceerd in juni 2012, na een vertraging van 3 maanden door een software probleem.

Zijn primaire wetenschappelijke doelen zijn de diepe ruimtes van het heelal onderzoeken naar zwarte gaten die een miljard keer zwaarder zijn dan de zon, te begrijpen hoe deeltjes worden versneld onder invloed van de snelheid van het licht en begrijpen hoe elementen worden gemaakt in de resten van supernova’s. Zijn opdracht zal twee jaar duren.

 

 

Geschiedenis
NuSTAR’s voorganger, de High Energy Focusing Telescope (Heft) was een door een ballon gedragen satelliet die was uitgerust met telescopen en detectoren die gebouwd zijn om gelijkaardige technologieën uit te voeren. NuSTAR werd ingediend in mei 2003 als één van de 36 missie-voorstellen die strijden om de tiende en de elfde missie van het satellietprogramma Small Explorer. In november 2003 werd NuSTAR geselecteerd samen met vier andere voorstellen voor een vijf-maand durende implementatie haalbaarheidsstudie.

In januari 2005 werd NuSTAR geselecteerd in afwachting voor een vlucht-haalbaarheidsstudie. Het programma werd echter in februari 2006 stop gezet als gevolg van bezuinigingen op de wetenschap in NASA’s begroting voor 2007. Uiteindelijk werd toch beslist om het programma te starten in september 2007. De lancering van NuSTAR was verwacht in augustus 2011, maar werd al snel uitgesteld naar 2012.De belangrijkste partners in het NuSTAR project zijn o.a. Caltech, JPL, DTU, Goddard Space Flight Center, Stanford University en ASI.

 

Lancering
NuSTAR werd gelanceerd met een Pegasus XL-raket. Eerdere lanceringsdata vonden plaats in augustus 2011, februari en maart 2012, maar werden telkens uitgesteld. Op 15 maart 2012 werd beslist de lancering uit te stellen tot juni. Zo kon de software van de draagraket worden verbeterd. De uiteindelijke missie ging door op 13 juni 2012 om 00:37 UTC. Op 22 juni 2012 werd bevestigd dat de mast van 10 meter succesvol was ingezet.

In tegenstelling tot andere lanceringen die in een raket de ruimte werden ingeschoten, is de NuSTAR gelanceerd in een “low-cost” Pegasus draagraket. NuSTAR mocht niet langer dan twee meter zijn om in deze raket te passen. De satelliet werd gelanceerd vanaf een Stargazer L-1011 vliegtuig.

 

Uitklapbare mast
Scherpstellende X-ray telescopen vereisen lange brandpuntsafstanden. In andere woorden, de optiek moet worden gescheiden door verscheidene meters van de detectoren, die als een film werken waarop röntgenbeelden worden opgenomen. Vorige X-ray missie hebben deze techniek niet toegepast en werden in hun volle grote gelanceerd. Bijvoorbeeld, Chandra X-ray Onservatory en XMM-Newton satelliet zijn twee “low-energy” X-ray missies die in 1999 zijn gelanceerd. Beide satellieten zijn 10 meter lang.

Hoewel NuSTAR zijn brandpuntsafstand gelijk is aan die van de Chandra en XMM-Newton, is NuSTAR een Small Explorer missie en moest passen in een “low-cost” Pegasus draagraket. Bij lancering mocht de NuSTAR niet meer dan twee meter lang zijn en één meter diameter. Daarom maakt NuSTAR gebruik van een unieke inzetbare mast die zich uitklapt nadat de satelliet in zijn definitieve baan vliegt.

 

Unieke waarneming
In oktober 2012 heeft de NuSTAR een uniek object waargenomen, namelijk het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. Waar voorheen nog geen enkele telescoop in geslaagd is, heeft de NuSTAR waargemaakt. NuSTAR is de enige telescoop die in staat is foto’s te maken van X-Ray waarnemingen in hoge definitie. In samenwerking met de Chandra X-ray Observatory, die X-ray foto’s maakt in lage kwaliteit, en het Keck Observatory in Hawaii, die beelden maakt in infrarood, heeft de NuSTAR het gebied Sagittarius A* (Sgr A) geobserveerd. De observaties tonen een gigantische zwarte gat op die locatie. Eerder waren hier reeds bewijzen over, maar nog nooit beelden van gemaakt.

In vergelijking met zwarte gaten in het centrum van andere sterrenstelsels, Sgr A is veelal stil. Andere zwarte gaten hebben de neiging om alles wat rond hem draait, op te slokken. Het lijkt erop dat Sgr A er precies alleen van “proeft” in plaats van opslokt, een proces dat niet volledig wordt verstaan.

NuSTAR heeft X-ray stralen waargenomen die zijn gecreëerd door het opwarmen van materie tot 100 miljoen graden. Deze opwarming was te zien door een opflikkering. Deze materie komt voor in de regio waar deeltjes tegen een zeer hoge snelheid rondcirkelen. Astronomen gaan ervan uit dat deze data geleverd door de NuSTAR, samen met data van vorige waarnemingen in andere golflengten, hun een beter inzicht geeft in de werking van zwarte gaten.

 

Huidige status
Hoewel de officiële missie van de NuSTAR-telescoop maar twee jaar duurde en deze succesvol is verlopen, blijft de telescoop zoeken naar zwarte gaten en supernova’s.